DE479173C - Optisches System zur Bildzerlegung und Bildzusammensetzung fuer Fernseh- und Bilduebertragungseinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Bildübertragungssysteme. Ihre Hauptaufgabe besteht in der Schaffung eines sicheren und genauen Mittels der Zerlegung des Bildfeldes an der Sendestelle und der Zusammensetzung seiner Elemente zu einem Bild an der Empfangsstelle. Es sind viele Zerleg- und Zusammensetzungsvorrichtungen in der einschlägigen Technik vorgeschlagen worden, deren Wirkung auf der raschen Bewegung eines lichtbrechenden oder reflektierenden Teiles beruht. Die Erfindung schafft eine Zerlegungs- und eine Wiederzusammensetzungseinrichtung, bei der genügend rasche Wirkung erzielt werden kann, ohne daß unzulässig hohe Geschwindigkeiten für die Bewegung der beweglichen Teile notwendig werden.

Die Erfindung besteht allgemein in der Schaffung eines optischen Systems mit einer Mehrzahl von in einer Drehachse liegenden lichtablenkenden Teilen im Wege der zentral verlaufenden Bildelementlichtstrahlenbündel und von Einrichtungen zum Drehen der lichtablenkenden Teile mit verschiedener Geschwindigkeit, derart, daß die vereinigte Drehung und Winkelablenkung der Strahlenbündel zu einem Zerlegen bzw. Wiederzusammensetzen der Bildelemente längs Spirallinien führt. Bei der Ausführung dieses Systems wird der mittlere Teil der Spirale während der Zerlegung und Zusammensetzung nicht durchlaufen, und es werden besonders zweckmäßige Teile der Spirale in Übereinanderlagerung zur Darstellung des Bildes benützt.

Die Erfindung soll in einigen Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen beschrieben werden. Darin ist

Abb. ι ein senkrechter Schnitt durch eine Ausführungsform der Bildzusammensetzungsoder Empfangsvorrichtung,

Abb. 2 ein Schnitt durch eine Ausführung der Bildzerlegungs- oder Sendevorrichtung,

Abb. 3 eine Spirale, die die Art der Lichtbahn auf der Bildfläche oder auf dem Projektionsschirm veranschaulicht,

Abb. 4 ein Schema zur Veranschaulichung des Verlaufs der Lichtstrahlen,

Abb. 5 eine Vorderansicht und

Abb. 6 ein Querschnitt des etwa in der Mitte der Abb· 4 dargestellten Prismas,

Abb. 7 und 8 eine Darstellung der Wirkung dieses Prismas,

Abb. 9 eine Vorderansicht, Abb. io ein Schnitt durch ein zusammengesetztes Prismengebilde, das eine Abänderung des Prismas nach Abb. 4 bis 6 darstellt, Abb. 11 ein Schema, das die Wirkung des zusammengesetzten Prismas wiedergibt,

Abb. 12 ein Schema, das den Strahlengang bei der Ausführungsform der Erfindung nach Abb. 9 und 10 wiedergibt;

Abb. 13 ist ein optisches Schema, das eine Abänderungsform darstellt, bei der Reflektoren an Stelle von lichtbrechenden Prismen benutzt sind, und zwar ist Abb. 13 ein schematischer Schnitt nach der Linie XIII-XIII der Abb. 14, und

Abb. 14 ist eine Aufsicht auf die zusammengesetzten reflektierenden Prismen. ao Schematised ist Abb. 14 ein Schnitt nach Linie XIV-XIV der Abb. 13.

In Abb. ι wird das Licht der Lampe 1 durch eine Kondensorlinse 2 konzentriert. Eine Blende 3 schränkt das Licht auf ein kleines Strahlenbündel ein· Dieses tritt hintereinander durch Prismen 4 und 5. Beide Prismen besitzen gewölbte Flächen, so daß sie sowohl als Linse wie als Prisma wirken können.

Nachdem das Licht durch die beiden Prismen hindurchgefallen ist, trifft es auf einen Schirm 6. Dieser kann, wie dargestellt, eine Mattglasscheibe sein, oder er kann ein entfernter Schirm sein, der von in einem Raum befindlichen Betrachtern beobachtet wird. In der dargestellten Form ist der Schirm einstellbar angebracht, und ein Balg 7 gestattet diese Einstellung.

Das Prisma 4 sitzt in dem Läufer eines Motors, vorzugsweise von Käfigankerbauart. Kugellager 11 dienen zur genauen Zentrierung des Läufers gegenüber dem Ständer 12 und zur Vermeidung von Reibungswiderständen. Der Läufer 10 besitzt eine mittlere öffnung, die durch ein Stahlrohr ausgefüttert ist, in dem das Prisma 4 sitzt. Eine gleichachsig damit angeordnete ähnliche Stahlröhre 14 trägt das Prisma 5. Diese Röhre wird von einem zusätzlichen Läufer 15 getragen, den Kugellager 16 in einer Nabe 17 abstützen, die magnetisch den Ständer 12 fortsetzt. Der Ständer 12 ist mit der üblichen Wicldung zur Hervorrufung eines Drehfeldes versehen. Der Läufer 10 ist vorzugsweise nach der Schlitzbauart gestaltet mit in den Schlitzen angeordneten Leitern des Käfigs, derart, daß er in Synchronismus mit dem Drehfeld umläuft, das durch die Wicklungen des Ständers erzeugt wird. Der Laufens aber ist vorzugsweise nicht geschlitzt und erfährt durch den Nabenteil 17 nur ein kleines Drehmoment unmittelbar von dem Drehfeld aus. Dagegen wird auf ihn ein Drehmoment durch die magnetische Mitnahme zwischen den Teleskopteilen der Rohre 13 und 14 ausgeübt. Wäre die sehr geringe Reibung der Kugellager 16 die einzige Belastung des Läufers 15, so würde diese magnetische Anziehung ausreichen, zu verursachen, daß die beiden Läufer sich synchron drehen. Damit nun der Läufer 15 nicht mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Läufer 10 umläuft, ist der Läufer 15 mit einer leitenden Scheibe 18 vorzugsweise aus Aluminium versehen, die zwischen die Pole eines Dauermagneten 19 reicht, der mittels einer Schraube 20 eingestellt wird. Die Einwirkung des Magneten auf die Scheibe wirkt verzögernd auf das Prisma 5, so daß es mit einer ein wenig kleineren Geschwindigkeit umläuft als das Prisma 4.

Die relative Stellung der beiden Prismen ist demnach wechselnd, wobei beide mit hoher, etwas voneinander verschiedener Geschwindigkeit umlaufen. ■

Abb· 2 veranschaulicht die Zerlegungsvorrichtung. Die Einzelmerkmale dieser Vorrichtung entsprechen denen der Wiedergabevorrichtung nach Abb. 1, und gewisse Abänderungen, die in Abb. 2 wiedergegeben sind, go können gleich gut auch bei der Wiedergabevorrichtung verwendet werden.

Die Linse 30, die in ihrem Brennpunkt die wiederzugebende Szene vereinigt, entspricht in ihrer Lage im optischen System der Abb. 2 dem Schirm 6 in Abb. 1. Die Linse 30 ist vorzugsweise achromatisch. Das Prisma 31 ist in einem Läufer 32 genau so angebracht wie das Prisma 4 in dem Läufer 10. Der Ständer 33 besitzt eine vorspringende Nabe 34, die einen zweiten Läufer 35 abstützt, der ein zweites Prisma 36 geradeso bewegt, wie das Prisma 5 in Abb. 1 bewegt wurde. Das Prisma 36 wird durch die leitende Scheibe 37 und den einstellbaren Magneten 38 verzögert; diese Teile entsprechen der Scheibe 18 und dem Magneten 19 in Abb. 1. Die Prismen 31 und 36 sind hier nicht mit gekrümmten Flächen versehen, um als Linsen zu wirken, sondern sind gewöhnliche Prismen, und die υ ο Linsenwirkung wird durch die Linse 30 hervorgerufen. Die Linse 40 rechts von den Prismen entspricht optisch der Linse 2 in Abb. i. Sie kann durch Schrauben 41 zur genauen Einstellung des Brennpunktes bewegt werden. Ein Gehäuse 42, das den optischen Teil der Apparatur umschließt, ist am Ende offen, so daß die Schrauben 41 für diese Einstellung erreicht werden können. Rechts im Gehäuse befindet sich ein Flansch 43, damit die Apparatur, wenn sie an ihre Stelle gebracht wird, nachdem die Scharfeinstellung

vorgenommen ist, endgültig in ihrer Lage festgelegt wird· Die lichtempfindliche Einrichtung, die mit der Zerlegungseinrichtung zusammenzuarbeiten hat, ist in einem Gehäuse 44 enthalten, das sich mit einer Fläche gegen den Flansch 43 legt und dadurch den Abstand des Apparates von der Linse 40 endgültig festlegt. Ein kleines Fenster 45 im Gehäuse 44 läßt Licht von der Linse 40 auf den lichtempfindlichen Apparat fallen. Der lichtempfindliche Apparat ist als photoelektrische Zelle 46 in Verbindung mit einem Glühkathodenverstärker 47 wiedergegeben. Es ist klar, daß lichtelektrische Zelle und Verstärker nach Belieben getrennt werden können, und es ist auch klar, daß nach Wunsch eine andere lichtempfindliche Einrichtung benutzt werden kann. Da die Ausführungsformen, die in Abb. 4 bis 14 wiedergegeben sind, leichter nach Erläuterung der Wirkungsweise der Apparatur nach Abb. 1 und 2 verständlich sind, sei diese Wirkungsweise zunächst beschrieben, bevor der Aufbau dieser Ausführungsformen geschildert wird.

Bei jedem optischen System wird, wenn der Punkt, den das Licht schließlich erreicht, als eine Beleuchtungsquelle angesehen wird, das scheinbare Licht dieser Quelle auf den Punkt treffen, von dem das reelle Licht tatsächlich ausging. Dieses Prinzip läßt die Wirkung der Abb. 2 zweckmäßiger in der Weise beschreiben, daß man den Lichtweg rückwärts verfolgt, d. h. so, als wäre das Fenster 45 die Lichtquelle.

In der Zerlegungsvorrichtung stellen die Linsen 30 und 40 und die Prismen 31 und 36. einen optischen Weg her, der im beliebigen Augenblick irgendeinen Punkt in der Szene mit dem Fenster 45 und so mit der photoelektrischen Zelle 46 verbindet. Das Fenster 45 befindet sich im Hauptbrennpunkt des_ optischen Systems mit den Linsen 30 und 40. Das Fenster 45 deckt aber nicht das gesamte Bildfeld dieser Linse, sondern nur einen Fleck, der so klein in bezug auf das Feld ist, daß er als ein Bildelement der Szene betrachtet werden kann. Der Weg vom Fenster durch die Linsen würde, wären die Prismen 31 und 36 nicht vorhanden, zur Mitte der Bildfläche bzw. Szene führen. Die Prismen 31 und 36 wirken ablenkend auf den Lichtweg, so daß das Fenster 45 einem Punkt seitlich des Szenenmittelpunktes zugeordnet wird. Befinden sich die Prismen 31 und 36 in der gegenseitigen Lage, die in Abb. 2 dargestellt ist, so wird die ablenkende Wirkung des einen Prismas zur ablenkenden Wirkung des anderen Prismas addiert mit dem Ergebnis, daß beim Kreisen der Prismen die Bahn des optischen Weges auf der Szene ein Kreis von großem Durchmesser ist

Da das Prisma 36 mit geringerer Geschwindigkeit als das Prisma 31 kreist, so bleiben die beiden Prismen nicht in der relativen Lage der Abb. 2, und sie werden früher oder später zu der relativen Lage gelangen, in der die Ablenkwirkung des einen Prismas genau entgegengesetzt der des anderen ist. Sind die beiden Ablenkungswirkungen gleich, so ist dann die resultierende Ablenkung des Lichtweges Null, und das Fenster 45 würde dann optisch dem Szenenmittelpunkt zugeordnet sein. Da sich die Relativlage der Prismen 31 und 36 allmählich von der Stellung nach Abb. 2 zu der Stellung mit Nullablenkung ändert, wird offenbar die Bahn des optischen Weges auf der Szene eine Spirale sein. Der äußerste Umgang der Spirale entspricht der Relativlage nach Abb. 2, und die innerste Windung der Spirale oder der Mittelpunkt entspricht der Stellung mit Mindest- oder Nullablenkung. Demnach wird die Spirale als Ganzes die ganze Szene decken. Jede einzelne Windung der Spirale wird in der Zeit durchlaufen, die einer Umdrehung des Motors entspricht. Die ganze Spirale wird von der äußersten Windung bis zur Mitte in der Zeit durchlaufen, die das Prisma 36 braucht, um hinter dem Prisma 31 um eine halbe Umdrehung zurückzubleiben.

Während der Zeit, in der das Prisma 36 um eine weitere halbe Umdrehung hinter dem Prisma 31 zurückbleibt, wird die Spirale von der Mitte zur äußersten Windung durchlaufen. Demnach wird das ganze Bild zweimal in der Zeit durchlaufen, die für eine einzige vollständige Umdrehung des einen Prismas relativ zum anderen notwendig ist. Wenn also das Prisma 36 acht Umdrehungen in der Sekunde langsamer kreist als das Prisma 31, so wird die Bildszene sechzehnmal in der Sekunde völlig durchlaufen.

Die Spirale, die von der Mitte nach außen durchlaufen wird, fällt nicht mit der einwärts durchlaufenen zusammen. Um dies deutlich zu zeigen, sind die ersten von dem Mittelpunkt aus beginnenden Spiralwindungen in Abb. 3 punktiert eingezeichnet.

Wenn die Zahl der sekundlichen Umdrehungen. um die die Geschwindigkeit des Prismas 31 sich von der des Prismas 36 unterscheidet, keine Ganzzahl ist, so wird die Spirale, die vom optischen Wege von der Mitte auswärts durchlaufen wird, nicht mit der nächsten Spirale zusammenfallen, die in der gleichen Richtung durchlaufen wird. Die Spirale, die bei jeder beliebigen Halbperiode der Relativdrehung durchlaufen wird, entspricht einer früheren Spirale, die um so viel Perioden der Relativdrehung früher durchlaufen ist, als dem Nenner des Bruches ent-

spricht, der die Anzahl der sekundlichen Umgänge ausdrückt, um welche eine Drehzahl von der anderen abweicht· Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit eines Prismas nicht in einem festen, ganzzahligen Verhältnis zur Umdrehungsgeschwindigkeit des anderen ist, so werden niemals zwei Spiralen vorhanden sein, die genau zusammenfallen. Man kann daher durch geeignetes Einstellen des Magneten 38 die Zerlegungsvorrichtung so einstellen, daß die ganze Bildfläche abgetastet wird und nicht nur bestimmte Linien. Man betrachte die kombinierte Ablenkwirkung der Prismen 31 und 36, wenn sie in einer Stellung zwischen der nach Abb. 2 und der Nullablenkungsstellung sind. Wenn beispielsweise das Prisma 31 eine Aufwärtsablenkung und das Prisma 36 eine Ablenkung schräg rechts aufwärts hervorruft, so ist die wirkliche Stellung der Bildspur des optischen Weges in der Szene ein Fleck am Ende der Resultierenden, die man durch vektorielle Zusammensetzung der beiden Verstellungen ermitteln kann.

Sind die Prismen annähernd, aber nicht genau in der Lage nach Abb. 2, so ist die Veränderung in dem Durchmesser der Spirale klein. Wenn die beiden Ablenkungen annähernd rechtwinklig zueinander sind, so ist die Veränderung des Durchmessers der Spirale rascher, jedoch nahezu gleichförmig. Wenn eine der beiden Bildverschiebungen nahezu entgegengesetzt der anderen ist, so ist die Ablenkung des Lichtstrahls nahezu Null, sie ändert sich jedoch sehr rasch.

In jedem Augenblick ist die Größe der Ortsveränderung abhängig von dem Halbmesser der Spirale. Demnach ist klar, daß nahe dem äußeren Teil der Spirale die Umgänge dicht beieinanderliegen. In dem mittleren Teil der Spirale sind die Windungen weiter getrennt. An dieser Stelle findet man einen annähernd gleichförmigen Abstand der einzelnen Windungen. Nahe der Mitte der Spirale ist der Abstand der Windungen größer, aber hier ändern sich auch die Abstände rascher.

An der Außenseite der Spirale, wo die Windungen dicht aneinanderliegen, ist die Lineargeschwindigkeit des Lichtfleckes auf dem Schirm oder der entsprechenden Bildfläche groß. Die Beleuchtung des Schirmes durch den beweglichen Lichtfleck beim Durchlaufen einer Bogenlängeneinheit nahe der Außenseite der Spirale ist demnach klein. In gleicher Weise ist die Beleuchtung des Fensters 45 von dieser Szenenstelle aus längs einer Bogenlängeneinheit in der Nähe der Spiralenaußenseite klein, weil dieser Teil der Szene rasch durchlaufen wird. Das Anwachsen in der Zahl der Spiralwindungen und die Zunahme in der Geschwindigkeit längs der Linien suchen sich demnach entgegenzuwirken, aber sie tun es nicht vollständig, weil sich die beiden nicht nach dem gleichen Gesetz ändern. So'nach werden die besten Ergebnisse von solchen Teilen der Spirale erzielt, wo der Abstand der Linien sich nahezu gleichförmig ändert.

Der Ständer 12 in Abb. 1 und der Ständer 33 in Abb. 2 werden vorzugsweise mit Strom von einer gemeinsamen Quelle gespeist. Dem-' nach werden die Motoren im Synchronismus kufen. Dadurch, daß man zeitweilig die Verzögerung auf die Scheibe 18 oder die Scheibe 37 vergrößert, kann man die Relativdrehung der Prismen 4 und 5 in Synchronismus mit den Relativstellungen der Prismen 31 und 36 bringen. Nachdem dies erzielt ist, werden die Bewegungen der Zerlegungsvorrichtung und der Wiedergabevorrichtung synchron erfolgen. Infolgedessen wird, wenn der Lichtfleck in der Zerlegungsvorrichtung eine Spirale in der Szene durchläuft, das Lichtstrahlenbündel in der Wiedergabevorrichtung eine Spirale auf der Mattscheibe 6 durchlaufen oder, wenn die Wiedergabevorrichtung eine Projektionsvorrichtung ist, eine Spirale auf dem vor den Zuschauern aufgestellten Schirm; die beiden Spiralen entsprechen einander nach Zeit und Lage. Da die Helligkeit des Lichtes der Lampe 1 in jedem Augenblick der Beleuchtung der lichtelektrischen Zelle 46 entspricht, so wird die Beleuchtung des Schirmes an jedem Punkt der· darauf durchlaufenen Spirale der Helligkeit des Punktes der Szene •entsprechen, der dem ausgewählten Punkt des Schirmes zukommt. Die Verteilung der Lichtstärke auf dem Schirm wird sonach der Verteilung der Helligkeit in der Szene entsprechen, und das Ergebnis des gleichzeitigen .Durchlaufens der beiden Spiralen ist eine Wiedergabe des Bildes der Szene. Diese Wiedergabe wird aber nicht getreu sein, weil dort, wo die Windungen der Spirale dicht beieinanderliegen, die Lichtstärke auf dem Schirm nicht in dem Verhältnis stehen wird, das eine richtige Wiedergabe verlangt. Um diesen Mangel zu beseitigen, werden nur gewisse Teile der Spirale verwendet, um entweder das Fenster 45 in Abb. 2 zu beleuchten oder um die Bilder auf dem Schirm wiederzugeben. Der einfachste Weg, dies zu erreichen, ist in Abb. 4 bis 8 wiedergegeben.

Bei der Erläuterung des Systems 'nach Abb. 4 soll die Wirkung in Ausdrucken beschrieben werden, die sich auf den Projektions- oder Zusammensetzungsapparat beziehen. Die Erläuterung gilt ebensogut für den Zerlegungsapparat, aber es ist überwiegend davon abgesehen worden, hierauf Bezug zu nehmen, um Irrtümer zu vermeiden. Die

punktierten Linien in Abb. 4 veranschaulichen die Grenzen der Lichtbündel von dem Punkt 51 entsprechend der öffnung im Schirm 3 der Abb. i. Die Linsen 52 und 53 veranschauliehen die Wirkung der gekrümmten Flächen der Prismen 4 und 5. Diese Wirkung wird hier durch zwei auseinandergerückte Linsen herbeigeführt, damit das Prisma 56 dazwischengebracht werden kann.

Die Prismen 54 und 55 entsprechen den Prismen 4 und 5 in Abb. r. Aber sie sind in anderer Art gestaltet. Wenn die Prismen 54 und 55 in der Relativlage sind, in der sie die Mindestablenkung bewirken, so ist diese nicht Null. Die Maximalablenkung wird erzielt, wenn die Prismen in der Relativlage sind, die in Abb. 4 dargestellt ist, und der entsprechende Lichtweg ist durch die punktierten Linien α dargestellt. Die Mindestablenkung

so wird erzielt, wenn sich die Stellung des Prismas 55 gegenüber dem Prisma 54 um i8o° von der dargestellten Lage unterscheidet. Der Weg mit Mindestablenkung ist durch die punktierten Linien b wiedergegeben. Neben den Prismen 54 und 55 ist ein Doppelprisma 56 vorgesehen, das stillsteht. Seine obere Hälfte sucht das Licht abwärts und seine untere Hälfte sucht es aufwärts zu lenken. In Abb. 5 ist das Prisma 56 in Vorderansicht gezeigt, und sein Umriß ist als Kreis wiedergegeben. Das ist keine notwendige Gestaltung. Nur sollte der Umriß so gestaltet werden, daß er dem Bildrande entspricht. In Abb. 6 ist das Prisma im Schnitt gezeichnet.

Die Kanten des Prismas befinden sich am Kopf und am Fuß und der stärkste Teil in seiner Mitteln Abb. 7 ist die Spirale wiedergegeben, deren innerste Windung im Durchmesser der innersten Grenze des Teiles der Abb. 3 entspricht, wo die Windungen der Spirale zu weit auseinandergerückt sind. Abb. 7 gibt nicht die Bahn des Lichtes auf dem Schirm wieder, sondern veranschaulicht die Form, die die Lichtbahn haben würde, wenn das Prisma 56 nicht vorhanden wäre. Die innerste Windung der Abb. 7 entspricht der Relativstellung der Prismen 54 und 55, bei der die Mindestablenkung entsteht. Das obere punktierte Rechteck 57 in Abb. 7 entspricht der Stelle auf dem Schirm, die beim Fehlen des Prismas 56 vom Licht erreicht werden würde, das aber in der Tat durch die obere Hälfte des Prismas 56 hindurchgeht; das Rechteck 58 veranschaulicht die entsprechende Stellung für die untere Hälfte des Prismas 56· Die Wirkung des Prismas 56 bringt das Licht, das sonst das Rechteck 57 erreichen würde, in die zentrale Lage 59, und die untere Hälfte des Prismas

Go bringt das Licht; das sonst auf das Rechteck 58 fallen würde, an die gleiche Stelle 59. Die beiden Teile 57 und 58 werden demnach auf die gleiche mittlere Lage 59 gebracht, aber die Spiralwindungen darin fallen nicht zusammen. Dies ist in Abb. 8 veranschaulicht, worin die eng liegenden Bogen 61 den nahe aneinanderliegenden Windungen in der Nähe des unteren Teiles der Stellung 58 entsprechen, während die dicht liegenden Bögen 62 den eng liegenden Windungen in der Nähe des Oberrandes des Rechteckes 57 entsprechen. Die Oberseite des Bildes liegt in beiden Fällen an der Oberseite der Abb. 8. Die beiden Rechtecke 57 und 58 entsprechen sonach zwei Zerlegungsaugenblicken der Szene oder zwei Wiederzusammensetzungen, die übereinandergelegt werden können, ohne daß ein Mangel an Deckungslage eintritt. Weiter werden die stark belichteten Stellen des Rechteckes 5.7 auf die gleichen Stellen fallen wie die schwach beleuchteten Stellen im Rechteck 58, und der stark beleuchtete Teil des Rechteckes 58 wird über den weniger beleuchteten Teil des Rechteckes 57 gelegt. Auf diese Weise wird ein Ausgleich in der Beleuchtungsstärke der beiden Rechtecke erzielt, und infolgedessen wird, wenn nicht die Rechtecke ursprünglich so eingestellt sind, daß sie auf die Teile der Spirale übergreifen, wo die Windungen zu ungünstig zusammengeschoben sind, eine befriedigende Wiedergabe über die ganze. Bildfläche hin erzielt werden können.

Es ist nach dem Prinzip, daß jedes beliebige optische System umkehrbar ist, möglieh, die Anwendung der Abb· 4 auf eine Zerlegungsvorrichtung zu erläutern, indem man den Punkt 51 als Fenster 45 betrachtet und indem man annimmt, daß das Licht von der rechten Seite der Abb. 4 nach links fällt. Eine solche Erläuterung würde jedoch keine praktische Anordnung des Apparates ergeben, weil bestimmte Teile zu groß sein müßten.

Eine Anwendung der Abb. 4 auf den Zerlegungsapparat, bei der diese Schwierigkeit vermieden wird, läßt sich dadurch erzielen, daß man den Punkt 51 als die Lichtquelle in der Landschaft oder im sonstigen Bildobjekt betrachtet, auf den die Zerlegungsvorrichtung gerichtet ist. Dann entspricht die Linse 52 der Linse 30, die Prismen 54 und 55 entsprechen den Prismen 31 und 36, und die Linse 53 entspricht der Linse 40. Das Prisma 58 kann entweder zwischen Prisma 36 und Linse 40 oder zwischen zwei Teile eines Verbundlinsensystems treten, das ein Äquivalent der Linse 40 bildet. Wie die Linsen 30 und 40 ein Abbild der Ansicht auf der Wandung des das Fenster 45 enthaltenden Gehäuses 44 werfen, so bilden die Linsen 52 und 53 auf den Schirmen rechts in Abb. 4 ein Bild der Landschaft oder der sonstigen Ansicht.

Wie ferner die Bewegung der Prismen 31 und 36 eine Bewegung des Bildpunktes hervorruft, wobei sie dem Fenster 45 Punkte längs einer Spirale im Bild zuordnen, so ver-Ursachen auch die Prismen 54 und 55, daß sich der Bildpunkt auf dem Schirm bewegt. Wählt man einen ruhenden Punkt im Schirm entsprechend dem Fenster 45, so wird die Bewegung des Bildes über den Schirm Punkte zuordnen, die in bestimmten Bahnen im Bilde angeordnet sind. Die Wirkung des Prismas 56, das das Bild während zweier Teile jeder Windung verschiebt, veranlaßt, daß der Weg, den der feste Punkt in dem beweglichen Bild durchläuft, nicht eine Spirale ist, sondern ein Netzwerk, wie es in Abb. 8 veranschaulicht ivurde.

Der Apparat nach Abb. 1 und 2 schafft nur zwei vollständige Ausschnitte der Betrachao tung und Wiederzusammensetzung des Bildes für einen Zyklus von relativen Bewegungen der Prismen, während das System der Abb. 4 bis 8 vier völlige Ausschnitte aus einem solchen Zyklus schafft. Die Anzahl von Linien, die für einen einzigen Umgang eines Prismenpaares bei einem System der Abb. 4 bis 8 durchlaufen wird, ist doppelt so groß wie die Zahl, die durch das System nach Abb. 1 und 2 erzielt wird.

Weiter wird, wie am besten aus Abb. 7 erkennbar, die Beleuchtung der photoelektrischen Zelle nicht zur Regelung der Helligkeit auf dem Schirm während einer ganzen Umdrehung angewendet. Es ist demnach xnög-Hch, die Zeit, wenn das optische System in der Lage ist, die durch den rechten und linken Teil der Spirale (Abb. 7) wiedergegeben wird, für andere Zwecke zu verwenden. Sie kann beispielsweise zur Kontrolle der Synchronisiervorrichtungen benutzt werden.

In Abb. 9 bis 12 ist ein anderes Beispiel veranschaulicht, wobei statt eines Prismenpaares, wie es das Prisma 56 ist, drei Paare vorgesehen sind. Die sechs Prismen können sehr vorteilhaft als eine Einheit hergestellt werden, und Abb. 9 und 10 veranschaulichen diese Einheit.

Der Glaskörper 70 besitzt einen flachen Mittelteil 71, der optisch wirkungslos ist, und sechs keilförmig gestaltete Randteile 72, die die Prismenwirkung hervorrufen. Damit die Prismen 72 keine Farbzerlegung des Lichtes hervorrufen, sind sie durch Auflage von sechs Prismen 73 eines " Glaskörpers korrigiert, der gegenüber dem Glas 70 einen anderen Brechungsindex und anderes Zerstreuungsvermögen aufweist, Durch Wahl der Winkel der Prismen 72 und 73 in solcher Weise, daß die Zerstreuung für bestimmte Wellenlängen korrigiert ist, kann man die richtige Ablenkung für die Kombination erzielen' und dadurch" Unerwünschte ch'romatische Wirkungen vermeiden. An einer Seite des Sechsfachprismas ist eine Blende 75 vorhanden. Diese hat sechs kreisförmige Löcher 76, die konzentrisch zu den sechs Prismen liegen. Vorzugsweise berühren diese sechs Kreise einander nahezu art den Verbindungsstellen der Prismen. Die undurchsichtigen Teile der Blende 75 halten das Licht aus solchen Teilen der Spirale fern, bei deren Ablenkung auf die mittlere Lage Bildelemente erzeugt werden würden, die nicht in Deckung mit den entsprechenden Elementen von anderen Prismen liegen. Eine sehr enge Zone kann theoretisch in eine sehr große Zahl von Teilen zerlegt werden, und diese können getrennt in eine zentrale Lage reflektiert werden, ohne daß ein Mangel an Deckung eintritt. Zonen irgend erheblicher radialer Breite verlängen, daß die Anzahl getrennt abgelenkter Teile beschränkt wird.

Je größer die Anzahl von Wiederholungen des Bildes ist, die durch eine Mehrzahl von Prismen gegeben wird, um so kleiner wird die Fläche jedes Prismas sein, die zur Bildung der zentralen Wiedergabe benutzt werden kann, ohne eine mangelnde Überdeckung zwischen den einander übergreifenden Wiedergaben zu erzielen. Durch Rechnung und Versuch ist festgestellt, daß kein wesentlicher Vorteil erzielt wird, wenn man die Anzahl der Prismen über sechs erhöht.

In Abb. 12 ist die optische Wirkung des Systems mit dem Sechsfachprisma wiedergegeben. Der Punkt 80 in Abb. 12 entspricht dem Fenster 45 der Abb. 2 oder der Öffnung in der Blende 3 der Abb. 1. Die Linsen 81 und 82 veranschaulichen ein optisches System entsprechend der Linse 40 (Abb. 2) oder der Linsenwirkung der Prismen in Abb. 1. Die Linse 81 ist nach der Darstellung aus zwei verkitteten Linsen zur Ausgleichung chromatischer Ablenkungen hergestellt. Die Linse 82 ist aus dem gleichen Grunde aus zwei Linsen zusammengesetzt; durch Auseinanderrückung dieser beiden Linsen werden gewisse optische Vorteile erzielt. Die Vierlinsenkombination ergibt bessere optische Bildwirkungen sowohl bezüglich der Färbwirkung wie bezüglich der Feldebnung, als mit einer einzigen Linse möglich ist. Da das Linsensystem ruht, so ergeben sich keine Schwierigkeiten aus der Anwendung einer Mehrzahl von Linsen im System, auch wenn einige von ihnen auseinandergerückt sind.

Die kreisenden Prismen 83 und 84 entsprechen den kreisenden Prismen 4 und S (Abb. 1) oder den kreisenden Prismen 31 und 36 in Abb. 2. Nach der Darstellung ist j jedes Prisma aus zwei Glasstücken zur Korrektur chromatischer Wirkungen zusammen-

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gesetzt, wie oben an Hand der Abb. io bei den Prismen 72 und 73 auseinandergesetzt wurde. Das Sechsfachprisma 70 und die Blende 75 im mittleren Teil der Abb, 12 entspricht dem oben an Hand der Abb. 9 und ro erläuterten Gebilde. Die punktierten Linien in Abb. 12 veranschaulichen die Grenzlagen des Lichtbündels. Die punktierten Linien a entsprechen der Lage des Lichtbündels im io_ Wiedergabeapparat oder des optischen Weges im Zerlegungsapparat für die Einstellung der Prismen auf die stärkste Ablenkung, und die strichpunktierten Linien b entsprechen der Einstellung der Prismen 83 und 84 in die gegenseitige Lage der Mindestablenkung.

In Abb. 11 entsprechen die weißen Teile den von der Blende 75 abgedeckten Flächen. Die Kreise 88 entsprechen den Stellungen in der Szene und auf dem Schirm, die sich erao geben wurden, wenn das Sechsfachprisma nicht vorhanden wäre, und der Mittelkreis 89 entspricht im Ergebnis der Wirkung des Sechsfachprismas auf die Spirale. Man sieht, daß in der Nähe des Mittelpunktes des Kreises 89 die verschiedenen Linien praktisch gleichförmig verteilt sind, während in der Nähe des Kreisrandes zusammengedrängte Linien von bestimmten Kreisen 88 mit weit auseinandergerückten Linien aus gegenüberliegenden Kreisen 88 übereinandergelegt sind. Es ist danach klar, daß die Lichtstärke mit genügend treuer Wiedergabe über das ganze Bild erfolgt. Man sieht auch aus der Betrachtung des Kreises 89, daß die Anzahl der Linien, die darin gezogen sind, sechsmal so groß ist wie die Zahl der Linien bei Abb. 3. Infolgedessen wird eine Anordnung mit einem Sechsfachprisma ermöglichen, daß Bilder sechsmal so rasch wiedergegeben werden, oder anders ausgedrückt, daß bei gleicher Raschheit der Zerlegung und Zttsammensetzung ein Apparat verwendet werden kann, bei -dem die Umdrehungsgeschwindigkeit nur ein Sechstel der sonst erforderlichen zu betragen braucht. In Abb. 13 und 14 ist eine Abänderung der Apparatur nach Abb. 9 bis 12 wiedergegeben. Das Linsensystem bei 81 und 82 ist das gleiche wie das nach Abb. 12. Auch die Prismen 83 und 84 entsprechen denen der Abb· 12. Sechs Linsenfolgen 90 und 91 finden Anwendung, um die Lichtstrahlen yon Prisma 84 parallel zu machen. Wie die Linsen 81 und 82, so bilden auch die Linsen 91 und 92 Linsensysteme mit zum Teil auseinandergerückten Linsen. Die Linsen 90 wirken als Kondensorlinsen. Diese ermöglichen, den teueren Linsen 91 geringere Größe zu geben. Es ist nicht notwendig, die Linsen 90 chromatisch zu korrigieren, weil das Linsensystem 91 sich nicht in der Brennebene der Linsen 90 befindet. Diese großen Linsen sind demnach von einer billigen Sorte. Anstatt des Sechsfachprismas der Einheit 70 ist ein Satz von sechs doppelt reflektierenden Prismen vorgesehen, und die sechs Linsensysteme arbeiten mit den doppelt reflektierenden Prismen zusammen. Die Lichtbahnen sind in der Weise dargestellt, daß nur der mittlere Strahl für jede Linse und das zugehörige reflektierende Prisma wiedergegeben sind. Das obere Prisma 92, das in Abb. 13 im Schnitt wiedergegeben ist, empfängt das Licht von den oberen Linsen 90, 91, die im Schnitt wiedergegeben sind, durch eine Fläche 93 rechtwinklig zum Strahlenbündel. Die Fläche 94 reflektiert das Licht in totaler Reflektion und ohne Lichtverlust auf die Fläche 95, wo es in gleicher Weise reflektiert wird, wonach es aus der Fläche 96 austritt. Die Flächen 94, 95 sind nicht parallel, und infolgedessen ist das austretende Lichtstrahlenbündel nicht parallel zum Bündel der Linsen 91. Der Richtungsunterschied ist derart, daß der austretende Strahl nach dem mittleren Teil des Bildes oder des Schirmes abgelenkt wird. Eine entsprechende Wirkung wird durch jedes der sechs reflektierenden Prismen erzielt. Das Ergebnis des optischen Systems gemäß Abb. 13 ist gleich dem des mittleren Teiles der Abb. 11 aus den schon in Verbindung mit Abb. 9, 10 und 12 erläuterten Gründen.

Die Projektionsvorrichtungen nach Abb. 1 oder entsprechende Projektionsapparate nach Abb. 4, 12 oder 13 können außer für die Wiedergabe von Bildern auf einem Schirm 6 auch für andere Zwecke verwendet werden.

Wenn die Lampe 1 nicht ihre Lichtstärke nach Maßgabe der Beleuchtung an verschiedenen Punkten des Bildes ändert, sondern mit χοα gleichmäßiger Stärke brennt, kann für den Schirm 6 ein Schwarz- und Weißbild gesetzt werden. Wenn das Schwarz- und Weißbild ein Transparent ist, sei es das übliche photographische Negativ oder ein Laternenschieber (lantern slide), so wird der Projektionsapparat verursachen, daß die verschiedenen Punkte dieses Bildes wechselnd beleuchtet werden, und das Licht, das von dem Transparent ausstrahlt, wird in seiner Intensität nach Maßgabe der Dichte des Transparentes an jedem Punkte schwanken. Das Licht, das von dem Transparent ausstrahlt, kann durch eine Linse oder ein Linsensystem gesammelt und auf eine kleine lichtelektrische Zelle geworfen werden, oder es kann von einer großen lichtelektrischen Zelle oder mehreren Zellen aufgefangen werden, ohne erst gesammelt zu werden. Der Strom, der von einer solchen lichtelektrischen Zelle oder ZeI-lengruppe gesteuert wird, kann dann gleich dem Strom sein, der durch die lichtelektrische

Zelle 46 in Abb. 2 gesteuert wird, und kann dazu benutzt werden, den ein Fernbild wiedergebenden Apparat zu regeln.

Anstatt eines Transparentes kann das Schwarz-Weiß-Bild undurchsichtig sein, und die lichtelektrische Zelle und das Linsensystem, die durch das Licht der Lampe 1 zu steuern sind, werden dann durch das vom Bilde reflektierte Licht gesteuert werden. ίο Wenn der wandernde Lichtfleck über eine dunkle Stelle des Bildes geht, so bleibt die lichtelektrische Zelle dunkel, und wenn das Licht der Lampe 1 über eine weiße Stelle des Bildes geht, so wird die lichtelektrische Zelle beleuchtet. In den zwischenliegenden Abtönungen wird die lichtelektrische Zelle durch das reflektierte Licht teilweise beleuchtet. Das reflektierte Licht kann von einem Linsensystem aufgefangen werden, um auf eine kleine lichtelektrische Zelle einzuwirken, oder es kann, wie bei dem durchfallenden Licht, eine große lichtelektrische Zelle oder eine Anzahl von Zellen benutzt werden.

Auf diese Weise kann der Apparat nach Abb. ι als Bildübertragungsvorrichtung für durchsichtige oder undurchsichtige Schwarz- und Weißbilder benutzt werden.

Es sei beachtet, daß zwar Abb. 12 und 13 verwickelte optische Anordnungen zeigen, daß aber die einzigen beweglichen Teile die Prismen 83 und 84 sind. Auch bei den einfacheren Systemen nach Abb. 1 und 2 sind die entsprechenden Prismen 4 und 5 bzw. 31 und 36 die einzigen beweglichen. Teile. Das System hat infolgedessen den Vorteil, daß eine hohe Geschwindigkeit möglich ist.

Bei der hohen Drehgeschwindigkeit treten jedoch trotzdem keine so hohen Fliehkraftbeanspruchungen auf, daß die richtige optische Wirkung der Prismen beeinträchtigt wird, weil sie kleine Abmessung haben und dicht an der Drehachse liegen.

Das System hat auch den Vorteil, daß keine großen Lichtverluste auftreten, daß die Geschwindigkeit, die notwendig ist, um Bilder so rasch wiederzugeben, wie es für das Fernsehen ausreicht, nicht unmöglich hoch liegt, und daß die Richtigkeit der Wiedergabe der Helligkeit über das ganze Bild sehr gleichförmig ist.

Die wechselnden Beziehungen zwischen den Geschwindigkeiten der beiden kreisenden Prismen gibt den Vorteil, daß die Folgebilder auf dem Schirm keine Wiederholungen gleieher Bildpunkte sind, sondern von nahe benachbarten Punkten. Das führt zu einer größeren wirklichen Einzelheitenwiedergabe, wenn der Schirm eine photographische Platte ist; oder zu einer größeren Möglichkeit der Wahrnehmung von Einzelheiten, wenn der Schirm für Blickbetrachtung eingerichtet ist.

Claims (8)

1. Patentansprüche:,

   i. Optisches System zur Bildzerlegung und -zusammensetzung für Fernseh- und Bildübertragungseinrichtungen, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von drehbaren, in der Drehachse liegenden lichtablenkenden Teilen (z. B. Prismen 4, 5; 3i> 36; 54, 55; ⁸3, 84) in der Bahn von Lichtstrahlenbündeln, von denen der eine Teil mit einer anderen Geschwindigkeit gedrehtwird als der andere, derart, daß der Ablenkungswinkel des Strahlenbündels gegen die optische Achse in bestimmten Grenzen geändert wird, so daß infolge der gleichzeitigen Drehung und Winkelablenkung die Lichtstrahlen eine Zerlegung oder Zusammensetzung des Bildes nach Spirallinien hervorrufen.
2. 2. Optisches System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen (z. B. Wirbelstrombremsen 18, 19, 37, 38) zur Einstellung des Unterschiedes der Geschwindigkeit der beiden lichtablenkenden

   - Teile.
3. 3. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Winkelablenkung des Lichtstrahlenbündels von der optischen Achse auf einen bestimmten Grenzwert festgelegt ist, so daß der Mittelteil der Spirale während des Zerlegens oder Wiederzusammensetzens vom Lichtstrahlenbündel nicht durchlaufen wird.
4. 4. Optisches System nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine ruhende Lichtablenkungsvorrichtung (z. B. Mehrfachprismen 56, 71, 92), die gleichfalls von den Strahlenbüscheln der Bildelemente too durchlaufen und so zu den kreisenden Lichtablenkungsteilen angeordnet ist, daß sie 'die Strahlen in Richtung auf die optische Achse ablenkt.
5. 5. Optisches System nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Paare von ruhenden Lichtablenkvorrichtungen, die symmetrisch um die' optische Achse angeordnet sind, um das Licht in Richtung auf die Achse wenigstens während eines Teiles des Umlaufes der Bildelementstrahlenbündel abzulenken.
6. 6· Optisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der ruhenden Ablenkungsteile, z. B. Prismen, eine Ablenkungskraft besitzt, die wenigstens so groß ist wie der Unterschied des Ablenkungsvermögens des Paares sich drehender Ablenkvorrichtungen.
7. 7. Optisches System nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verbin-

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   dung mit einem Elektromotor mit einem Ständer und Hohlläufer, zu welchem ein zweiter Hohlläufer gleichachsig angeordnet ist, der vom ersten seine Drehbewegung ableitet, wobei in jedem Läufer eines der Ablenkungsglieder oder Prismen so angeordnet ist, daß ihre Flächen die Läuferachsen schneiden.
8. 8. Bildübertragungsapparat nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine einstellbare Bremseinrichtung zur Verzögegerung des einen der Läufer.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   Berlin, geiiruckt in Ber